基于机载LiDAR点云的建筑物多细节层次建模方法

机载激光雷达点云(LiDAR)重建大范围建筑物模型一直是实景三维建模的热点问题,由于机载激光点云稀疏、建筑物立面数据缺失,给模型自动化重建带来了极大的挑战。为了解决该问题,本论文研究基于图优化理论重建建筑物多细节层次(LOD)模型。首先,对原始点云进行自动化滤波,分离地面点和非地面点,对地面点构建数字高程模型(DEM),对非地面点半自动提取单体化建筑物点云。然后,基于滚球法(Alpha shape)提取建筑物边界,利用通用图优化方法(G2O)对误差线进行全局一致性改正,获得规则化的二维边框。并基于建筑物屋顶三维高程及DEM高程值重建建筑物LOD1模型。其次,根据点云的高程差异生成高程栅格图,从高程栅格图提取建筑物轮廓线,对轮廓线进行简化、规则化、聚类,并将规则后的边界线拉伸获取建筑物立面结构,弥补建筑物立面数据缺失对建模的影响。最后,将屋顶平面相交、建筑物立面裁剪,对候选平面进行二元图割全局优化,选择最能表达建筑物结构的平面,以此重建建筑物LOD2模型。本论文选择北京市2017年机载激光点云进行实验,结果表明,本文提出的方法可以稳健地重建建筑物多细节层次模型,LOD2模型距离偏差为0.22 m,LOD1模型距离偏差为0.71 m,整体模型精确度高;针对1147个建筑物,LOD2和LOD1模型重建时间分别为1290s和1097s,具有较高的自动化程度和建模效率。

基于无人机正射影像的高精地图车道线自动提取方法的研究

车道线作为实现精确导航和自动驾驶的基础信息,其采集方式自动化程度低、生产周期长,严重影响了高精地图的应用。因此,文章设计了一种利用无人机正射影像,基于U-Net语义分割模型,结合栅矢数据处理的高精地图车道线自动提取方法。文章利用Lovász Loss完成20%样本的U-Net模型训练,实现了IoU在75%以上的车道线语义分割,且U-Net识别出的栅格车道线经过栅矢结合手段处理后即可得到高质量矢量车道线。文章设计的综合无人机倾斜摄影、深度学习、GIS数据处理的车道线提取方法可为高精地图车道线的获取提供一种新思路、新方法,为无人驾驶提供一种新的数据支持。

利用数学形态学提取骨架线的改进算法

地图数字化生产和数字地图编绘中都需要用到提取骨架线算法,如矢量化和等级变换等。提取骨架线的算法较多,基于栅格数据的算法通常采用数学形态学方法,对于矢量数据目前较有代表性的是利用约束Delau-nay三角网提取骨架线。本文给出一种利用数学形态学提取骨架线的改进算法,适用于栅格和矢量数据,并能在矢量化时建立高质量的拓扑关系,还较好地克服了数学形态学方法的缺点——节点畸变和端点内缩。实验表明该算法稳定且行之有效。

基于扫描线填充的三角形图元双向光栅化技术

光栅化是图形处理器3D引擎流水线的关键阶段,实现了从连续方式描述的图形到离散的像素点间的转换,如何提高光栅化效率是图形处理器设计的关键技术之一.本文分析了基于Bresenham算法的线填充算法,提出一种基于扫描线填充算法的三角形图元双向光栅化技术,称为BSF,实现了同时从两个方向对三角形图元进行光栅化,将三角形光栅化效率提升约39.02%,代价是增加了光栅化单元的规模和复杂度.基于BSF设计了光栅化单元,并采用Xilinx的ISE工具进行综合,在Xilinx Vertex6 XC6VLX760 FPGA上进行原型验证,电路工作频率可以达到202M Hz,测试结果表明可以正确快速的实现光栅化功能.在SMIC 65nm CMOS工艺下,采用Synopsys Design-Compiler对光栅化单元进行综合,电路工作频率达到330MHz,满足设计需求.

三维最短路径分析算法的实现及其可视化

最短路径算法是路径搜索领域的重要问题,也是最优路径分析算法的基础。论文设计并实现了适用于栅格地形数据的数据存储结构。在分析A*算法思想的前提下,将计算机图形学中的直线求交算法应用到启发函数的计算中,实现了针对规则栅格地形数据计算最短路径的算法并将其进行了三维可视化显示。

地形图等高线的提取方法

地形等高线的识别是地理信息系统领域里十分重要的课题。本文提出的等高线自动识别方法 ,首先通过对粗长线条的自由端进行匹配 ,来提取进而识别等高线的高度数据 ;然后利用长线条之间的邻接关系 ,从已知高度值的等高线出发 ,识别出地形图中其余等高线。本文最后提出了一个实例 。

基于面积加权反走样算法的研究

在光栅图形显示器上绘制非水平且非垂直的直线或多边形边界时,或多或少会呈现锯齿状外观的走样,走样是理想直线光栅化的必然结果。基于面积加权的反走样算法分7种情况计算屏幕正方形像素和一个像素宽直线条的相交面积,有效提高了反走样效果,避免WU算法中使用相邻两行像素来表示同一个像素点,造成直线变粗的现象。

扫描细化算法的地图自动矢量化研究

根据栅格线体的形态特征设计通过对栅格线体的序贯推扫及截断扫描获取截断处的中心像素的扫描细化算法。细化结果受线体边缘条件的影响小、特征像素较少。设计了针对于扫描细化算法的自动追踪矢量化算法,其特点包括减少坐标转换量以及矢量线体节点数,光滑后趋于栅格线体中心,线体不在交点处相互打断,提高自动矢量化及其后处理工作的效率。

小微型电磁继电器静态吸反力特性测试装置

国内外小微型电磁继电器静态吸反力特性的测试,由于继电器的结构尺寸、衔铁位移以及力等参数 均较小,测试难度较大。目前仍停滞在较简单的手工测试阶段,测试精度和效率较低,且不能进行数据的自动 分析与处理。设计一种满足测试要求的专用设备是提高继电器静态吸反力特性测试水平的必然技术途径。采用 由悬臂梁式力传感器和直线光栅位移传感器等构成的自动测试装置较好地解决了测试技术难点。较先进的系统 设计辅之以合理的硬件电路和软件设计,实现了继电器静态吸反力特性的自动测量和数据处理。实际测试证明 了所设计装置是有效的,且具有较好的实用性和先进的数据处理性能,为进一步提高继电器性能和可靠性提供了有力的技术手段。

基于像元有向边的栅格数据扫描线矢量化方法

为了将海量栅格数据的面状信息快速矢量化,提出一种使用扫描线技术顺序遍历栅格数据、使用链表技术组织像元有向边动态构造区域边界、使用隐含射线法判断孤岛归属的栅格数据矢量化方法.该方法以单个像元为着眼点,利用栅格数据中所隐含的空间信息直接将栅格图斑转换成矢量区域;全部矢量化过程只需对栅格数据遍历一次,不产生任何中间数据,也不需要构建多边形拓扑关系等二次操作,是栅格数据矢量化的一步式解决方案.实验结果表明,文中方法具有较高的效率且易于实现.

高压开关柜温度在线监测研究

高压开关设备是电力系统的重要组成部分,首先介绍了高压开关柜触头发热原因和高压开关柜故障与触头温度的关系,然后对现有温度在线监测技术进行了总结。最后对比分析了不同监测方法的优缺点,建议推广使用光纤光栅传感系统进行开关柜温度在线监测。

用形态变换生成区域间等分界线的快速并行算法

本文利用数学形态学（Mathematical Morphology）的有关理论与并行算子及栅格数据处理的方法，提出了一种全自动生成区域间等分界线的快速并行算法，并将此算法推广到n个区域的一般情况。较好地解决了一般方法难以解决的区域轮廓线类型自动划分、等分线起始点的自动寻找及由岛屿和海湾产生的自闭合回路线及支线的自动删除等问题。

基于两正交向LAG的一种新的矢量编码方法

矢量编码在工程图自动读入系统中占有很重要的地位，本文提出了一种新的矢量编码方法，这种基于两正交向行邻图（ＬＡＧ）进行边缘检测的矢量编码方法，它可以克服单一方向边缘检测的缺点，较好地保留了线段的边缘信息，并具有效高的数据压缩率。文章将论述这一方法的形成、特点及算法，最后给出经矢量编码、模式织别后输出的原图。

光线跟踪的自适应多点迭代体素遍历算法

光线跟踪算法是提高图形真实感的一种主要技术,为了提高光线跟踪算法的速度,提出了一种快速的三维直线均匀体素遍历算法.该算法借鉴光栅直线行程扫描转换的思想,依据直线斜率定义决策参数,利用迭代计算决策参数控制每一步的光线走向.与单点迭代算法不同的是,一条直线依据斜率被自适应地拆分成由多点组成的m-遍历,而决策参数仅需要针对m-遍历甚至由多个m-遍历组成的周期进行计算,从而有效地减少了运算量.理论分析和实验表明,该算法的运行速度比现存的最快单步算法提高约56%,大幅度提高了光线跟踪的效率,且仅使用简单的整数运算即可实现.

直线的分段绘制算法

斜率属于[0,1]的光栅直线由一组水平线段组成,各线段的长度与直线斜率的倒数密切相关.本文分析了水平线段的组成规律,设计了一个新的直线绘制算法.如果直线较长并且斜率较小,那么新算法比Bresenham算法更有效率.

电视机行输出电路的讨论

本文通过对黑白电视机行输出电路的讨论,通过实验的方法,测出了电视机光栅形成的过程中,行输出级部分元件的实际工作过程与作用。消除了学生在这方面的学习中所造成的错误认识,便于学生对该部分知识的正确理解。

Bresenham直线光栅化算法的硬件实现方法研究

直线光栅化在图形绘制过程中占有很大比例,直线光栅化的速度也在很大程度上影响着显示芯片的加速性能。文中基于Bresenham算法,实现了单像素直线的光栅化。将二维平面八等分后,任意直线的光栅化根据对称性映射到一个固定区域进行,简化了硬件结构,提高了加速性能。基于FPGA平台(Xilinx的Virtex2pXC2VP30),该光栅化系统稳定运行在100MHz。

一维扫描激光飞动标刻研究

介绍一种控制生产流水线激光标刻的软件实现。使用一维振镜来实现点阵字体的飞动标刻。通过偏转扫描振镜使其和生产线方向成一定的夹角,并且严格控制扫描振镜的运行,使振镜按照标刻的要求,在确定的时间到达确定的点阵点。通过这种方式来补偿生产线方向的生产线速度。在满足一定生产线速度的情况下,能够降低标刻设备的成本。对于要标刻的点阵字符,采用了在显示屏幕上输入相应的字体,然后直接从屏幕提取字体信息并输入标刻系统。

不同激光束直径对LA-ICP-MS检测泥土的准确性影响分析

目的:通过试验找出不同模式下,适合用于电感耦合等离子体质谱与激光联用技术检测泥土的激光束直径。方法:在raster取样方法和线取样方法下,分别取激光束直径为25um,50um,100um,150um,200um,对标准土样GSS-1到GSS-8进行检测,并对ICP计数、样品相应元素测试准确性和标准曲线的相关系数三个方面进行分析。结果:在raster取样方法和线取样方法下,激光束直径为150um时测量值准确,相关系数均在0.99以上。结论:150um的直径最为合适。

栅格地形图中断裂等高线重建方法比较

栅格地形图中提取的断裂等高线重建是获取等高线矢量数据和数字高程模型数据的关键环节。本文将基于断点延伸相交判断断点匹配方法（Gul方法）、基于矩形缓冲区约束距离匹配算法（张晓远方法）、基于改进最小点对法断点匹配方法（Samet方法）、基于断点分类和方向差异的等高线补断方法（李晓宁方法）等四种方法应用于等高线图像中断裂等高线重建，并利用大量不同尺寸、质量和复杂度的实验样本对四种方法开展对比分析实验。实验结果表明，在样本复杂度较小的情况下，四种方法具备了一定的重建能力，Gul方法和Samet方法完成效果优于其他两种方法；随着样本图复杂度增加，所有方法性能均有明显下降，误连率和漏连率快速增加。因此，四种方法均尚未具备完成各种复杂度栅格地形图中断裂等高线重建的通用性和实用性。